全 文 ：植物营养与肥料学报 ２０１６，２２（３）：７１９－７２８ ｄｏｉ牶１０１１６７４／ｚｗｙｆ．１５２２８
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｌａｎｔＮｕｔｒｉｔｉｏｎａｎｄＦｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ｈｔｐ：／／ｗｗｗ．ｐｌａｎｔｎｕｔｒｉｆｅｒｔ．ｏｒｇ
收稿日期：２０１５－０５－０６　　　接受日期：２０１５－０９－１５
基金项目：国家自然科学基金（４１２０１３１２）；国家高技术研究计划项目（２０１４ＡＡ０６Ａ５１３，２０１２ＡＡ０６Ａ２０２）；北京市科技计划项目
（Ｚ１３１１００００３１１３００８）资助。
作者简介：邢轶兰（１９８６—），女，甘肃天水人，硕士研究生，主要从事重金属污染农田修复方面研究。Ｅｍａｉｌ：１８３９７１２５０＠ｑｑ．ｃｏｍ
通信作者 Ｅｍａｉｌ：ｌｉｕｚｈｉｙａｎ００８＠１２６ｃｏｍ
复合污染土壤中水稻根际元素特性及效应研究
邢轶兰１，２，杨俊兴２，郑国砥２，周小勇２，万小铭２，杨 军２，徐祥２，
邸 利１，刘志彦３，陈桂珠４，曹 柳５，卢一富５
（１甘肃农业大学资源与环境学院，甘肃兰州 ７３０１７０；２中国科学院地理科学与资源研究所环境修复中心，北京 １００１０１；
３华南师范大学生命科学学院，广东广州 ５１０６３１；４中山大学环境科学与工程学院，广东广州 ５１０２７５；
５济源市环境科学研究所，河南济源 ４５９０００）
摘要：【目的】以广东大宝山重金属复合污染农田为生长介质，通过研究水稻不同部位生长量、金属含量、对金属
的富集系数，及其与根际、非根际土金属含量、形态变化的相关关系，探讨根际效应可能对水稻体内金属积累转运
以及生物量的影响。【方法】选取了广东大宝山稻田重金属复合污染（Ａｓ、Ｐｂ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎ）土壤及当地常见的２０
个水稻品种进行根际袋试验，即将根际袋内的土视为根际土，根际袋外的土视为非根际土，将供试水稻品种种植于
根际袋土壤中６０天后收获，测定水稻各部位的生长量、不同金属的含量，根际土和非根际土中各金属有效态的含
量。【结果】Ｆｅ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ａｓ在根部的富集系数均大于其在茎叶的富集系数，各金属在茎叶和根部的富集能力
排序分别为Ｚｎ＞Ｃｕ＞Ａｓ≈ Ｐｂ≈ Ｆｅ和Ｆｅ＞Ｚｎ＞Ａｓ＞Ｃｕ＞Ｐｂ。根际土和非根际土中各种金属有效态含量
均为Ｆｅ＞Ｃｕ＞Ｐｂ＞Ｚｎ＞Ａｓ。研究还发现，有效态Ｆｅ、Ｃｕ和Ｚｎ浓度对整株干重的影响显著，作用强弱顺序为
Ｃｕ＞Ｚｎ＞Ｆｅ，对水稻生长影响作用显著的三种有效态金属Ｆｅ、Ｃｕ和Ｚｎ均为植物生长所必需的元素。供试土壤
中有效态Ｃｕ浓度对水稻的生长所起的作用最强。根际土有效态 Ｆｅ浓度对根系 Ｆｅ的积累作用效果显著，有效态
Ａｓ浓度显著抑制了根系Ｆｅ的积累，且有效态Ａｓ浓度的作用强于有效态Ｆｅ。【结论】根际土中有效态 Ｆｅ对株高、
根干重、茎叶干重和整株干重均起着抑制作用，有效态Ｃｕ对水稻生长起到了促进作用。根际土有效态Ａｓ和非根
际土有效态Ｚｎ对根部Ｆｅ的积累起到了抑制作用，根际土有效态Ｆｅ和非根际土有效态Ｃｕ则起到了促进作用。非
根际土有效态Ｆｅ和有效态Ｚｎ对水稻根长的增加均起到了促进作用。
关键词：复合污染；重金属；水稻；根际；非根际
中图分类号：Ｘ５３；Ｓ５１１　　　文献标识码：Ａ　　　文章编号：１００８－５０５Ｘ（２０１６）０３－０７１９－１０
Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｉｍｐａｃｔｓｏｆｅｌｅｍｅｎｔｓｉｎｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅ
ｉｎｍｕｌｔｉｐｌｅｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｐｏｌｕｔｅｄｒｉｃｅｐａｄｄｙｓｏｉｌ
ＸＩＮＧＹｉｌａｎ１，２，ＹＡＮＧＪｕｎｘｉｎｇ２，ＺＨＥＧＮＧｕｏｄｉ２，ＺＨＯＵＸｉａｏｙｏｎｇ２，ＷＡＮＸｉａｏｍｉｎｇ２，ＹＡＮＧＪｕｎ２，ＸＵＲｕｉｘｉａｎｇ２，
ＤＩＬｉ１，ＬＩＵＺｈｉｙａｎ３，ＣＨＥＮＧｕｉｚｈｕ４，ＣＡＯＬｉｕ５，ＬＵＹｉｆｕ５
（１ＣｏｌｅｇｅｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＧａｎｓｕＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００７０，Ｃｈｉｎａ；
２ＣｅｎｔｅｒｆｏｒＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＲｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＧｅｏｇｒａｐｈｉｃＳｃｉｅｎｃｅｓａｎｄＮａｔｕｒａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙ
ｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ，１００１０１，Ｃｈｉｎａ；３ＳｃｈｏｏｌｏｆＬｉｆｅＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０６３１，Ｃｈｉｎａ；
４ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｕｎＹａｔＳｅｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０２７５，Ｃｈｉｎａ；
５ＪｉｙｕａｎＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｊｉｙｕａｎ，Ｈｅｎａｎ４５９０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：【Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｓ】Ｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｉｎｔｈｅｐａｄｄｙｓｏｉｌｓａｎｄｒｉｃｅｓｅｅｄｅｘｃｅｅｄｅｄｒｅｍａｒｋａｂｌｙ
ｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄｏｆｓｏｉｌａｎｄｆｏｏｄｑｕａｌｉｔｙｏｆＣｈｉｎａｉｎｔｈｅＤａｂａｏｓｈａｎ，Ｓｈａｏｇｕａｎｃｉｔｙ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇｐｒｏｖｉｎｃｅ．Ｔｈｉｓ
ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄｔｈｅｈｅａｌｔｈｏｆｌｏｃａｌｐｅｏｐｌｅａｎｄｓｏｃｉａｌｓｅｃｕｒｉｔｙ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｏｂｊｅｃｔｉｖｅｗａｓｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｂｉｏｍａｓｓ，
ｍｅｔａｌａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｉｎｄｉｆｅｒｅｎｔｐａｒｔｓｏｆｒｉｃｅｉｎｔｈｅｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅｉｎｐａｄｄｙｓｏｉｌｓｐｏｌｕｔｅｄｂｙｃｏｍｂｉｎｅｄｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓ．
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２２卷
Ｔｈｅｃｏｒｅｌａｔｉｏｎｓｂｅｔｗｅｅｎｍｅｔａｌｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ，ｓｐｅｃｉａｔｉｏｎａｎｄｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｃｏｕｌｄｈｅｌｐｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇｔｈｅｐｏｔｅｎｔｉａｌ
ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅｓｏｉｌｏｎａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ，ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓａｎｄｒｉｃｅｂｉｏｍａｓｓ．【Ｍｅｔｈｏｄｓ】Ａｐｏｔ
ｔｒｉａｌｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄａｎｄ２０ｒｉｃｅｃｕｌｔｉｖａｒｓｗｅｒｅｇｒｏｗｎｉｎｔｈｅｐｏｌｕｔｅｄｓｏｉｌｓ．Ｔｈｅｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅｓｏｉｌｓａｎｄｎｏｎｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅ
ｓｏｉｌｓｗｅｒｅｓｅｐａｒａｔｅｄｂｙｒｈｉｚｏｂａｇ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｉｃｅｃｕｌｔｉｖａｒｓｗｅｒｅｐｌａｎｔｅｄｉｎｔｈｅｓｏｉｌｓｏｆｒｈｉｚｏｂａｇａｎｄ
ｈａｒｖｅｓｔｅｄａｆｔｅｒ６０ｄａｙｓ．Ｔｈｅｒｏｏｔｌｅｎｇｔｈ，ｓｈｏｏｔｈｅｉｇｈｔ，ｍｅｔａｌｃｏｎｔｅｎｔｓｉｎｔｈｅｄｉｆｅｒｅｎｔｐａｒｔｓｏｆｒｉｃｅ，ａｖａｉｌａｂｌｅｍｅｔａｌ
ｃｏｎｔｅｎｔｓｉｎｔｈｅｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅａｎｄｎｏｎｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅｓｏｉｌｓｗｅｒｅｍｅａｓｕｒｅｄ．【Ｒｅｓｕｌｔｓ】ＴｈｅａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｆａｃｔｏｒｓｏｆＦｅ，
Ｃｕ，Ｐｂ，ＺｎａｎｄＡｓｗｅｒｅｇｒｅａｔｅｒｉｎｒｏｏｔｓｔｈａｎｔｈｏｓｅｉｎｓｔｅｍｓａｎｄｌｅａｖｅｓ．Ｔｈｅａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎａｂｉｌｉｔｙｏｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓ
ｗａｓｉｎｔｈｅｏｒｄｅｒ：Ｚｎ＞Ｃｕ＞Ａｓ≈Ｐｂ≈ ＦｅａｎｄＦｅ＞Ｚｎ＞Ａｓ＞Ｃｕ＞Ｐｂｉｎｓｈｏｏｔｓａｎｄｒｏｏｔｓｏｆｒｉｃｅ，
ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｆａｖａｉｌａｂｌｅｍｅｔａｌｓｉｎｔｈｅｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅａｎｄｎｏｎｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅｗｅｒｅｉｎｔｈｅｏｒｄｅｒ：Ｆｅ＞
Ｃｕ＞Ｐｂ＞Ｚｎ＞Ａｓ．ＡｖａｉｌａｂｌｅＦｅ，ＣｕａｎｄＺｎｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｒｅｓｔｒａｉｎｅｄｔｈｅｄｒｙｗｅｉｇｈｔｏｆｗｈｏｌｅｐｌａｎｔｗｉｔｈｔｈｅ
ｅｆｅｃｔｆｏｌｏｗｅｄｔｈｅｏｒｄｅｒｏｆＣｕ＞Ｚｎ＞Ｆｅ．Ｔｈｅｓｅｅｌｅｍｅｎｔｓｈａｄｔｈｅｓｔｒｏｎｇｅｓｔｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｒｉｃｅｇｒｏｗｔｈ，ｄｕｅｔｏｔｈｅ
ｆａｃｔｔｈａｔｔｈｅｙａｒｅｔｈｅｅｓｓｅｎｔｉａｌｅｌｅｍｅｎｔｓｆｏｒｐｌａｎｔ，ｗｉｔｈｔｈｅａｖａｉｌａｂｌｅＣｕｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄｐｌａｎｔｇｒｏｗｔｈ．
ＴｈｅａｖａｉｌａｂｌｅＡｓａｎｄＦｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｈａｄｇｒｅａｔｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎＦｅａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｉｎｒｉｃｅｒｏｏｔｓｗｈｅｒｅＡｓ
ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｒｅｓｔｒａｉｎｅｄ，ｗｈｉｌｅａｖａｉｌａｂｌｅＦｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄＦｅａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｅｆｅｃｔｗａｓｓｔｒｏｎｇｅｒａｔ
ａｖａｉｌａｂｌｅＡｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｔｈａｎｏｆａｖａｉｌａｂｌｅＦｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ．【Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ】ＴｈｅａｖａｉｌａｂｌｅＦｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｈａｄ
ｎｅｇａｔｉｖｅｅｆｅｃｔｓｏｎｔｈｅｐｌａｎｔｈｅｉｇｈｔ，ｄｒｙｗｅｉｇｈｔｏｆｓｈｏｏｔａｎｄｒｏｏｔ．ＴｈｅａｖａｉｌａｂｌｅＣｕｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｉｎｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅ
ｓｏｉｌｈａｄｔｈｅｒｅｍａｒｋａｂｌｙｐｏｓｉｔｉｖｅｅｆｅｃｔｏｎｔｈｅｒｉｃｅｇｒｏｗｔｈ．ＴｈｅａｖａｉｌａｂｌｅＡｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｉｎｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅａｎｄｔｈｅ
ａｖａｉｌａｂｌｅＺｎｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｉｎｎｏｎｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅｈａｄｎｅｇａｔｉｖｅｅｆｅｃｔｓｏｎｔｈｅＦｅａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｉｎｒｏｏｔｓ，ｗｈｉｌｅｔｈｅ
ａｖａｉｌａｂｌｅＦｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｉｎｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅａｎｄｔｈｅａｖａｉｌａｂｌｅＣｕｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｉｎｎｏｎｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅｈａｄｐｏｓｉｔｉｖｅｅｆｅｃｔ
ｏｎＦｅａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｉｎｒｉｃｅｒｏｏｔ．Ｉｎｎｏｎｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅｓｏｉｌ，ｔｈｅａｖａｉｌａｂｌｅＦｅａｎｄＺｎｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｅｎｈａｎｃｅｄｔｈｅｒｏｏｔ
ｌｅｎｇｔｈ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｂｉｎｅｄｐｏｌｕｔｉｏｎ；ｈｅａｖｙｍｅｔａｌ；ｒｉｃｅ；ｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅ；ｎｏｎｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅ
采矿冶炼所产生的大量酸性废水和尾矿中含有
的砷、铅等金属元素一起进入地表，成为周边土壤
的主要污染源［１－３］。水稻种植在金属污染土壤或用
受污染水源灌溉后会通过食物链危害人类健
康［４－５］。目前，我国广东大宝山周边稻田土壤和水
稻籽粒金属超标严重，影响当地人民健康和生活
安定［６］。
水稻根际土壤的范围随水稻的生育时期、根系
发育状况以及品种特性等有所不同，一般认为根际
是紧靠根表面１ ４ｍｍ的土区。在淹水条件下，水
稻根际土壤在物理、化学和生物特征上都不同于原
土体，这可能是因为水稻具有可以将氧气自植株地
上部分输送到根部，然后通过根系再扩散到周围土
壤中的特殊功能所致［７］。除此之外，水稻根际土壤
由于根系分泌物较多，有利于微生物的生长，而根际
微生物的生理代谢反过来又会影响根际土壤的变
化［８］。已有研究证实，水稻根际土壤与非根际土壤
的氧化还原电位（Ｅｈ）、ｐＨ值等显著不同［９］，而植
物根际的Ｅｈ和ｐＨ直接影响到土壤重（类）金属的
形态变化，从而影响到植物对金属的吸收。目前，重
（类）金属在土壤—水稻系统中的积累转运规律早
已引起人们普遍的关注［１０－１３］，但在实际金属复合污
染条件下，水稻根际金属含量、形态分布与水稻生
长、金属吸收分布的关系方面的研究较为少见。本
研究利用根际袋法，将水稻根际土壤分为根际土和
非根际土［１４］，以广东大宝山复合金属污染农田土壤
为生长介质，通过研究水稻根际土金属含量、形态
变化与水稻生长量及水稻不同部位金属含量的相关
关系，探讨根际效应可能对水稻体内金属积累转运
以及生物量的影响，为修复和合理利用复合污染土
壤提供科学依据。
１　材料与方法
１１　试验材料
供试土壤取自广东韶关大宝山某矿区附近的污
染水稻土（０—２０ｃｍ），其基本理化性质及金属含量
如下：ｐＨ４６５，全氮４６５ｇ／ｋｇ，全磷１１４ｇ／ｋｇ，全
钾４４３ｇ／ｋｇ，有效磷 １１９５ｍｇ／ｋｇ，速效钾 ８１２７
ｍｇ／ｋｇ，有机质 ６１７ｇ／ｋｇ，阳离子交换量 １６４１
ｃｍｏｌ／ｋｇ，铁（Ｆｅ）、铜（Ｃｕ）、铅（Ｐｂ）、锌（Ｚｎ）、砷
０２７
３期　　　 邢轶兰，等：复合污染土壤中水稻根际元素特性及效应研究
（Ａｓ）含量分别为 ４１０１９７６ｍｇ／ｋｇ、２５１８ｍｇ／ｋｇ、
１４４３３ｍｇ／ｋｇ、１１５１２ｍｇ／ｋｇ、６２７１ｍｇ／ｋｇ。根据我
国土壤环境质量标准（ＧＢ１５６１８－２００８），水稻田（ｐＨ
≤５５）的Ｃｕ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ａｓ的环境质量二级标准（超
过即为有污染）分别为 ５０ｍｇ／ｋｇ、８０ｍｇ／ｋｇ、１５０
ｍｇ／ｋｇ、３５ｍｇ／ｋｇ［１５］。因此，Ｃｕ、Ｐｂ和 Ａｓ均超过国
家土壤环境质量二级标准，尽管Ｆｅ通常不被认为是
重金属，但由于当地农田Ｆｅ含量高达４１０７９ｍｇ／ｋｇ，
这不仅对其他金属元素的积累转运起着重要影响，还
可能在水稻体内积累，对人体造成毒性，因此本研究
也将Ｆｅ与其它金属一并作为有毒金属进行研究。Ｚｎ
含量接近土壤环境质量二级标准，且由于其活泼的化
学特性，本文也将其纳入研究范畴。由于Ａｓ为类金
属，本文将其与其它重金属统称为金属。
为了更好的研究水稻根际金属形态变化，选取了
广东２０个水稻品种：Ｉ优８０４、优优９９８、五丰优１２８、
秋优１６６、天优１１６、两优培九、五丰优２１６８、丰富占、
美香占、黄丝占、华新占、矮华占、黄美占、黄华占、
糯Ｈ、广州糯、耘糯、糯ＧＷ、杂优糯、糯ＣＹ。
１２　试验设计
采用直径３５μｍ尼龙网制成高 ５ｃｍ、直径 ４
ｃｍ的根际袋，放入高１１ｃｍ、底径９ｃｍ、口径１３ｃｍ
的ＰＶＣ盆。将水稻土风干，磨碎，过２ｍｍ筛。为保
证水稻生长养分充足，土壤中施入 ＣＯ（ＮＨ２）２、
ＣａＨ２ＰＯ４、ＫＮＯ３，其 Ｎ、Ｐ、Ｋ施入量分别为 １５０
ｍｇ／ｋｇ土，充分拌匀后，将土装入根际袋内，每袋４０
ｇ，视为根际土。根际袋外（盆内）装土９６０ｇ，视为
非根际土。每盆共装土１０００ｇ。土壤装好后淹水，
高出土面约２ｃｍ，平衡２周，备用。
水稻种子用３０％的双氧水浸泡杀菌１５ｍｉｎ，用
去离子水洗净后浸种，然后直播于土壤中。每盆３
株，每个品种３个重复，共计６０盆，在温室培育６０ｄ
后收获。试验期间温度为１８ ２８℃，光照为自然
光，相对湿度为６５％ ８５％。
１３　测定项目与方法
水稻收获后测量水稻最长根长度和株高。将植
物用超纯水洗净，于６５℃烘箱中烘干至恒重，将地上
部和地下部分分开，分别称量并记录其地上和地下部
分干重。将烘干后的样品剪碎，称量后放入消化管
中，加入５ｍＬ浓硝酸（超级纯），浸泡过夜；将温度升
至８０℃消解１ｈ，然后在１２０ １３０℃消解２４ｈ；冷却
后用超纯水定容；然后用原子荧光光度计（ＡＦＳ－
８２０，北京吉天仪器有限公司）测定消解溶液中Ａｓ的
浓度，用 ＩＣＰ－ＯＥＳ（Ｏｐｔｉｍａ２１００，ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ，
ＵＳＡ）测定水稻根部和地上部分金属Ｆｅ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｚｎ
的含量。为了进行质量控制，测试样品中包含空白和
标准物质ＧＢＷ（０７６３）（地矿部物化探研究所）。
将根际袋内和袋外的土分开，自然风干，磨碎，
过０１４９ｍｍ的尼龙筛。用０１ｍｏｌ／Ｌ的 ＨＣｌ提取
土样中的有效态金属，土水比为１∶１０［１６］。用原子
荧光光度计测定消解溶液中 Ａｓ的浓度，用 ＩＣＰ－
ＯＥＳ测定样品中的有效态金属含量。
１４　数据分析
应用ＳＡＳ８０和 ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＥｘｃｅｌ进行有关数据
计算和统计处理。
２　结果与分析
２１　水稻不同部位生长量及金属元素含量
表１为水稻各品种的根长、株高和生物量。由
表１可知，各品种间根长生长量的差异不显著（Ｐ＞
００５），根长生长量范围为１９ ４８ｃｍ。株高、根
干重、茎叶干重及生物量各品种间差异均极显著（Ｐ
＜００１）。株高最低的品种为杂优糯，最高的品种
为优优９９８；根干重最低的品种为黄华占和华新占，
均为０００４ｇ，根干重最高的为两优培九；茎叶干重
的范围为００１４ ００３９ｇ；整株的生物量为００１８
００５５ｇ；其中茎叶干重和整株生物量最高的均为
二优８０４。
由表２可知，其中 Ｆｅ和 Ｚｎ在茎叶的含量各品
种间差异均极其显著；茎叶 Ｆｅ含量最高的是黄美
占，比茎叶 Ｆｅ含量最低的优优９９８高出３倍；茎叶
Ｚｎ含量最高的五丰优 ２１６８比最低的二优 ８０４高
０３６倍。茎叶Ｃｕ，Ｐｂ和Ａｓ含量品种间差异均不显
著；茎叶 Ｃｕ含量范围为３７４３ １０２６９ｍｇ／ｋｇ，茎
叶Ｐｂ和 Ａｓ含量范围分别为 ５１９ １６６６ｍｇ／ｋｇ
和２１１ ９８６ｍｇ／ｋｇ。
Ｆｅ和Ａｓ在不同水稻品种根部含量差异均极其
显著；水稻根部 Ｆｅ含量平均值高达１１５４８８ｍｇ／ｋｇ，
含量最高的是五丰优２１６８，最低的为糯 ＧＷ；根部
Ａｓ含量最高的是杂优糯，最低的是糯 ＧＷ，平均值
为１００６８ｍｇ／ｋｇ。Ｃｕ、Ｐｂ和Ｚｎ在不同水稻品种根
部含量差异均不显著，其中根部 Ｃｕ含量范围为
１４９８２ ４０９０３ｍｇ／ｋｇ，平均值为２５９２１ｍｇ／ｋｇ；
Ｐｂ含量范围为 ３９３３ ８２７９ｍｇ／ｋｇ，平均值为
６１４２ｍｇ／ｋｇ；根部 Ｚｎ含量最高的品种糯 Ｈ比最低
的两优培九高出５倍。
１２７
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２２卷
表１　不同水稻品种的根长、株高和干重
Ｔａｂｌｅ１　Ｒｏｏｔｌｅｎｇｔｈ，ｓｈｏｏｔｈｅｉｇｈｔａｎｄｄｒｙｗｅｉｇｈｔｏｆｄｉｆｅｒｅｎｔｒｉｃｅｃｕｌｔｉｖａｒｓ
品种
Ｃｕｌｔｉｖａｒ
根长 （ｃｍ）
Ｒｏｏｔｌｅｎｇｔｈ
株高 （ｃｍ）
Ｓｈｏｏｔｈｅｉｇｈｔ
根干重 （ｇ）
Ｒｏｏｔｄｒｙｗｅｉｇｈｔ
茎叶干重 （ｇ）
Ｓｈｏｏｔｌｅａｆｄｒｙｗｅｉｇｈｔ
生物量 （ｇ）
Ｂｉｏｍａｓｓ
二优８０４Ｅｒｙｏｕ８０４ ４８±０５６８ ２６１±０５１１ ００１６±０００２ ００３９±０００１ ００５５±０００２
优优９９８Ｙｏｕｙｏｕ９９８ ４９±１１５１ ２７６±０５３６ ００１２±０００２ ００３１±０００２ ００４４±０００３
五丰优１２８Ｗｕｆｅｎｇｙｏｕ１２８ ３６±０２３９ ２５３±０２９０ ００１２±０００２ ００３１±０００１ ００４４±０００３
秋优１６６Ｑｉｕｙｏｕ１６６ ２７±０１４７ ２３８±０３５２ ００１０±００００ ００２１±０００１ ００３１±０００１
天优１１６Ｔｉａｎｙｏｕ１１６ ３７±０２４０ ２４１±０４５７ ００１１±０００１ ００２４±０００２ ００３５±０００２
两优培九Ｌｉａｎｇｙｏｕｐｅｉｊｉｕ ２７±０１０８ ２４１±０６４５ ００１８±０００４ ００２２±０００２ ００３９±０００５
五丰优２１６８Ｗｕｆｅｎｇｙｏｕ２１６８ ３０±０４５０ ２４２±１１３５ ００１２±０００２ ００２２±０００２ ００３４±０００１
丰富占 Ｆｅｎｇｆｕｚｈａｎ ３２±０３１６ ２４９±１７３６ ００１１±０００２ ００２６±０００２ ００３７±０００４
美香占Ｍｅｉｘｉａｎｇｚｈａｎ ３５±０９４９ １８８±０６９３ ０００９±０００４ ００１８±０００２ ００２７±０００５
黄丝占Ｈｕａｎｇｓｉｚｈａｎ ３０±０３６３ ２０４±０６６５ ０００６±０００１ ００１７±０００２ ００２３±０００２
华新占Ｈｕａｘｉｎｚｈａｎ ３２±０７５３ １９４±０３２４ ０００４±０００１ ００１４±０００２ ００１８±０００１
矮华占Ａｉｈｕａｚｈａｎ ３０±０２４７ １９８±０４０２ ０００８±０００２ ００１９±０００１ ００２６±０００２
黄美占Ｈｕａｎｇｍｅｉｏｚｈａｎ ２９±０２６６ １９７±０２４６ ０００６±０００１ ００１８±０００１ ００２３±００００
黄华占Ｈｕａｎｇｈｕａｚｈａｎ ２７±０２８１ １７５±１２５５ ０００４±０００１ ００１４±０００１ ００１８±０００１
糯ＨＮｕｏＨ ２９±０８２９ １６４±３３０８ ０００７±０００２ ００１７±０００３ ００２４±０００３
广州糯Ｇｕａｎｇｚｈｏｕｎｕｏ １９±０３９２ １９０±０５７２ ０００９±０００２ ００１９±０００２ ００２８±０００２
耘糯Ｙｕｎｎｕｏ ２４±０２２９ １９８±０４８４ ０００７±０００２ ００２０±０００１ ００２８±０００２
糯ＧＷＮｕｏＧＷＨ ２２±０１９７ ２０１±０６１６ ０００８±０００２ ００１９±０００１ ００２６±０００３
杂优糯Ｚａｙｏｕｎｕｏ ３３±１３８９ １６２±１５５４ ０００９±０００３ ００１４±０００２ ００２３±０００４
糯ＣＹＮｕｏＣＹ ３１±０２０８ １９７±１１７２ ０００５±００００ ００１８±０００２ ００２３±０００３
Ｆｖａｌｕｅ １６４ １１５７ ２９３ １７７４ １１９４
Ｐｖａｌｕｅ ００７６ ＜０００１ ００００９ ＜００００１ ＜００００１
　　注（Ｎｏｔｅ）：表中数据为平均值±标准误 （ｎ＝３）Ｖａｌｕｅｓａｒｅｍｅａｎｓ±ｓｔａｎｄａｒｄｅｒｏｒｓ（ｎ＝３）．
　　植物的富集系数可以较好的反映植物对重金属
转运能力的指标。由表３可知，Ｆｅ和 Ｚｎ在不同水
稻品种茎叶的富集系数差异均极其显著；Ｃｕ、Ｐｂ和
Ａｓ的富集系数在不同水稻品种茎叶的富集系数差
异均不显著；不同金属在水稻茎叶的富集能力排序
为Ｚｎ＞Ｃｕ＞Ａｓ≈ Ｐｂ≈ Ｆｅ，五种金属在茎叶的
富集系数均小于１。Ｆｅ、Ｐｂ和 Ａｓ在水稻根部的富
集系数品种间差异均极显著，Ｃｕ和 Ｚｎ在水稻根部
富集系数品种间差异均不显著；水稻各品种根部的
富集系数除Ｐｂ外，其余金属在绝大多数品种根部的
富集系数均大于１，排序为Ｆｅ＞Ｚｎ＞Ａｓ＞Ｃｕ＞
Ｐｂ。各金属在水稻根部的富集系数均大于其在茎
叶的富集系数。
土壤中的有效态金属元素可以被植物直接吸收
利用，因此对植物的生长以及金属元素在植物体内
的积累起着重要的作用。由表４可看出，根际土和
非根际土中只有有效态Ｆｅ各品种间差异极显著（Ｐ
＜０００１），其余有效态金属在根际土与非根际土中
含量品种间差异均不显著。根际土和非根际土中各
有效态金属含量均为Ｆｅ＞Ｃｕ＞Ｐｂ＞Ｚｎ＞Ａｓ。
供试水稻品种根际土和非根际土中有效态 Ｆｅ、Ｚｎ
含量差异不显著（Ｐ＞００５）。有效态 Ｃｕ和 Ａｓ含
量均为根际土＞非根际土（Ｐ＜００１），有效态 Ｐｂ含
量为根际土＜非根际土（Ｐ＜００１）。
２２７
３期　　　 邢轶兰，等：复合污染土壤中水稻根际元素特性及效应研究
表２　Ｆｅ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ａｓ在各水稻品种茎叶和根部的含量（ｍｇ／ｋｇ）
Ｔａｂｌｅ２　ＣｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｆＦｅ，Ｃｕ，Ｐｂ，ＺｎａｎｄＡｓｉｎｓｈｏｏｔｓａｎｄｒｏｏｔｓ
品种
Ｃｕｌｔｉｖａｒ
Ｆｅ Ｃｕ Ｐｂ Ｚｎ Ａｓ
茎叶
Ｓｈｏｏｔ
根部
Ｒｏｏｔ
茎叶
Ｓｈｏｏｔ
根部
Ｒｏｏｔ
茎叶
Ｓｈｏｏｔ
根部
Ｒｏｏｔ
茎叶
Ｓｈｏｏｔ
根部
Ｒｏｏｔ
茎叶
Ｓｈｏｏｔ
根部
Ｒｏｏｔ
二优８０４Ｅｒｙｏｕ８０４ ３００４ ８３７０９ ３７４３ ２５０５９ ５１９ ４９７８ ８９３５ １２５２０ ３５０ ８３６０
优优９９８Ｙｏｕｙｏｕ９９８ １２３８ ９７２８５ ４９２０ ２２３９４ ５７１ ６３１１ ９８９６ １６４１５ ３００ ９３８６
五丰优１２８Ｗｕｆｅｎｇｙｏｕ１２８ １７０４ １２０１２４ ４４９８ ３４７５４ ６３３ ６２６６ １２１０７ ２０６２７ ２５４ １０３００
秋优１６６Ｑｉｕｙｏｕ１６６ １７６８ １１３４２６ ５４０４ ２０２５９ ８０４ ６３０２ １３７２３ １９９８３ ２５３ ９９８３
天优１１６Ｔｉａｎｙｏｕ１１６ １７８２ １０３９４７ ７８００ ２３５０９ １４９５ ５７２３ １９３６７ １４０４５ ２３８ １００７５
两优培九Ｌｉａｎｇｙｏｕｐｅｉｊｉｕ ２２５６ １１２９５４ ５０４５ １４９８２ ９０２ ６０３５ １４２８７ ８５１７ ３０３ １１３５５
五丰优２１６８Ｗｕｆｅｎｇｙｏｕ２１６８ １３６９ １４９３７９ ６５４６ ３０４４１ １３３８ ６８７２ ２４４４８ ２４７０３ ６７４ ８７４１
丰富占 Ｆｅｎｇｆｕｚｈａｎ ２０７０ １０７５５１ ４６７６ ２０７１７ ６８７６ ５１５１ １３５２８ １９４４５ ２１１ ９１０７
美香占Ｍｅｉｘｉａｎｇｚｈａｎ １４６７ １１４４６０ ６７１８ ３２５５２ ９１７ ８２７９ １３４５４ ３６８０８ ３０３ ７０８８
黄丝占Ｈｕａｎｇｓｉｚｈａｎ ２１８６ １２３２３４ ４５５６ ２３０２４ ７９０ ５７５０ １１３１５ ２６９８１ ２９９ １００３８
华新占Ｈｕａｘｉｎｚｈａｎ ３８８１ １４１０３６ ４６６７ ２７２５１ ８９２ ７１７７ １７７０５ ３３１７６ ７４７ １４１７７
矮华占Ａｉｈｕａｚｈａｎ ３１５５ １２３５６９ ４９６１ ２７０８９ ８１１ ６３７２ １５１７０ ３２７５６ ５２６ １１１４６
黄美占Ｈｕａｎｇｍｅｉｏｚｈａｎ ５８４６ １２２７４６ ５６０３ ２０４０２ ９５９ ６３４４ １４０４７ １７８４１ ６７６ １００５３
黄华占Ｈｕａｎｇｈｕａｚｈａｎ ２８２４ １０６２５７ ６１９８ ３２２４７ １０８０ ６１９７ ２４０５７ ３２４５０ ５２６ ９９６４
糯ＨＮｕｏＨ ５７４３ １１００４６ ５５６６ ４０９０３ １４５９ ６２８０ ２０２４３ ５１８３８ ９８６ ９３３６
广州糯Ｇｕａｎｇｚｈｏｕｎｕｏ ２６９３ １２５１０２ ５８７８ ２０６８６ １００６ ５５２４ １３９３６ ３４２９８ ３６３ １０４５０
耘糯Ｙｕｎｎｕｏ ３６０６ １１２６０６ ５３９７ １９３６７ ９０６ ６０８８ １１５３８ ２４０４６ ５５６ ９６６４
糯ＧＷＮｕｏＧＷ ２８５２ ７５５８６ ５５３３ １９６２９ １１５４ ３９３３ １５７９７ １７９１４ ７０１ ４８０６
杂优糯Ｚａｙｏｕｎｕｏ ２３７４ １４６１８４ １０２６９ ２６９４９ １６６６ ７０８８ ２３４８７ ３０４０７ ４６１ １５７４５
糯ＣＹＮｕｏＣＹ ２３７６ １２６５８１ ５０２９ ２７５６９ ９８９ ６２５０ １８６７０ ２７２９２ ４１３ １１１８１
Ｆｖａｌｕｅ ４２０ ３３８ １５２ ０６５ １５７ １８３ ２５４ １２２ １２７ ３１５
Ｐｖａｌｕｅ ＜００００１ ００００６ ０１２９ ０８４２ ０１１４ ００５３ ０００７ ０２９２ ０２５６ ０００１
表３　Ｆｅ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ａｓ在各水稻品种茎叶、根部的富集系数
Ｔａｂｌｅ３　ＴｈｅａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｃｏｅｆｉｃｉｅｎｔｓｏｆＦｅ，Ｃｕ，Ｐｂ，ＺｎａｎｄＡｓｉｎｓｈｏｏｔｓａｎｄｒｏｏｔｓｏｆｄｉｆｅｒｅｎｔｒｉｃｅｃｕｌｔｉｖａｒｓ
品种
Ｃｕｌｔｉｖａｒ
Ｆｅ Ｃｕ Ｐｂ Ｚｎ Ａｓ
茎叶
Ｓｈｏｏｔ
根部
Ｒｏｏｔ
茎叶
Ｓｈｏｏｔ
根部
Ｒｏｏｔ
茎叶
Ｓｈｏｏｔ
根部
Ｒｏｏｔ
茎叶
Ｓｈｏｏｔ
根部
Ｒｏｏｔ
茎叶
Ｓｈｏｏｔ
根部
Ｒｏｏｔ
二优８０４Ｅｒｙｏｕ８０４ ００７ ２０４ ０１５ １００ ００４ ０３４ ０７８ １０９ ００６ １３３
优优９９８Ｙｏｕｙｏｕ９９８ ００３ ２３７ ０２０ ０８９ ００４ ０４４ ０８６ １４３ ００５ １５０
五丰优１２８Ｗｕｆｅｎｇｙｏｕ１２８ ００４ ２９３ ０１８ １３８ ００４ ０４３ １０５ １７９ ００４ １６４
秋优１６６Ｑｉｕｙｏｕ１６６ ００４ ２７７ ０２１ ０８０ ００６ ０４４ １１９ １７４ ００４ １５９
天优１１６Ｔｉａｎｙｏｕ１１６ ００４ ２５３ ０３１ ０９３ ０１０ ０４０ １６８ １２２ ００４ １６１
两优培九Ｌｉａｎｇｙｏｕｐｅｉｊｉｕ ００５ ２７５ ０２０ ０５９ ００６ ０４２ １２４ ０７４ ００５ １８１
五丰优２１６８Ｗｕｆｅｎｇｙｏｕ２１６８ ００３ ３６４ ０２６ １２１ ００９ ０４８ ２１２ ２１５ ０１１ １３９
丰富占 Ｆｅｎｇｆｕｚｈａｎ ００５ ２６２ ０１９ ０８２ ００５ ０３６ １１８ １６９ ００３ １４５
美香占Ｍｅｉｘｉａｎｇｚｈａｎ ００４ ２７９ ０２７ １２９ ００６ ０５７ １１７ ３２０ ００５ １１３
黄丝占Ｈｕａｎｇｓｉｚｈａｎ ００５ ３００ ０１８ ０９１ ００５ ０４０ ０９８ ２３４ ００５ １６０
华新占Ｈｕａｘｉｎｚｈａｎ ００９ ３４４ ０１９ １０８ ００６ ０５０ １５４ ２８８ ０１２ ２２６
矮华占Ａｉｈｕａｚｈａｎ ００８ ３０１ ０２０ １０８ ００６ ０４４ １３２ ２８５ ００８ １７８
３２７
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２２卷
续表３Ｔａｂｌｅ３Ｃｏｎｔｉｎｕｅｄ
品种
Ｃｕｌｔｉｖａｒ
Ｆｅ Ｃｕ Ｐｂ Ｚｎ Ａｓ
茎叶
Ｓｈｏｏｔ
根部
Ｒｏｏｔ
茎叶
Ｓｈｏｏｔ
根部
Ｒｏｏｔ
茎叶
Ｓｈｏｏｔ
根部
Ｒｏｏｔ
茎叶
Ｓｈｏｏｔ
根部
Ｒｏｏｔ
茎叶
Ｓｈｏｏｔ
根部
Ｒｏｏｔ
黄美占Ｈｕａｎｇｍｅｉｏｚｈａｎ ０１４ ２９９ ０２２ ０８１ ００７ ０４４ １２２ １５５ ０１１ １６０
黄华占Ｈｕａｎｇｈｕａｚｈａｎ ００７ ２５９ ０２５ １２８ ００７ ０４３ ２０９ ２８２ ００８ １５９
糯ＨＮｕｏＨ ０１４ ２６８ ０２２ １６２ ０１０ ０４４ １７６ ４５０ ０１６ １４９
广州糯Ｇｕａｎｇｚｈｏｕｎｕｏ ００７ ３０５ ０２３ ０８２ ００７ ０３８ １２１ ２９８ ００６ １６７
耘糯Ｙｕｎｎｕｏ ００９ ２７５ ０２１ ０７７ ００６ ０４２ １００ ２０９ ００９ １５４
糯ＧＷＮｕｏＧＷ ００７ １８４ ０２２ ０７８ ００８ ０２７ １３７ １５６ ０１１ ０７７
杂优糯Ｚａｙｏｕｎｕｏ ００６ ３５６ ０４１ １０７ ０１２ ０４９ ２０４ ２６４ ００７ ２５１
糯ＣＹＮｕｏＣＹ ００６ ３０９ ０２０ １０９ ００７ ０４３ １６２ ２３７ ００７ １７８
Ｆｖａｌｕｅ ４２０ ３３９ １４７ ０６５ １５５ １８６ ２５３ １２２ １３２ ３１５
Ｐｖａｌｕｅ ＜００００１ ００００６ ０１４９ ０８４１ ０１２２ ００４９ ０００７ ０２９２ ０２２７ ０００１
表４　不同水稻品种根际土及非根际土中有效态Ｆｅ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ａｓ的含量 （ｍｇ／ｋｇ）
Ｔａｂｌｅ４　ＴｈｅａｖａｉｌａｂｌｅＦｅ，Ｃｕ，Ｐｂ，ＺｎａｎｄＡｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅ
ａｎｄｎｏｎｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅｓｏｉｌｓｏｆｄｉｆｅｒｅｎｔｒｉｃｅｃｕｌｔｉｖａｒｓ
品种
Ｃｕｌｔｉｖａｒ
Ｆｅ Ｃｕ Ｐｂ Ｚｎ Ａｓ
根际
Ｒ
非根际
ＮＲ
根际
Ｒ
非根际
ＮＲ
根际
Ｒ
非根际
ＮＲ
根际
Ｒ
非根际
ＮＲ
根际
Ｒ
非根际
ＮＲ
二优８０４Ｅｒｙｏｕ８０４ ５０３５２ ５９６５６ ８６５６ ７９５３ １５１５ １６８９ １０５６ １０７１ １８７ １６４
优优９９８Ｙｏｕｙｏｕ９９８ ５１４４９ ６０３０１ ８４１７ ７７６９ １４８１ １７０９ ９３５ ９１６ １９５ １７２
五丰优１２８Ｗｕｆｅｎｇｙｏｕ１２８ ５８３８３ ５９１１８ ８４３７ ７８０４ １５２２ １５９６ １２０２ ８７８ １８５ １８３
秋优１６６Ｑｉｕｙｏｕ１６６ ５６４１４ ６６１９６ ８５７５ ７５８８ １６２０ １７２９ ９９２ ８１３ １９０ １７８
天优１１６Ｔｉａｎｙｏｕ１１６ ５４１４５ ５９２７２ ８４９８ ７８９０ １５３０ １７２５ ９９３ ９３７ １９０ １６１
两优培九Ｌｉａｎｇｙｏｕｐｅｉｊｉｕ ５６０９２ ５８６９０ ８７２３ ７６２７ １６４６ １６３４ １０２３ ８８２ １９４ １５７
五丰优２１６８Ｗｕｆｅｎｇｙｏｕ２１６８ ５７６３０ ６１４９２ ８７６３ ８１４４ １６１３ １７７５ １１０６ ９０５ １８６ １６５
丰富占 Ｆｅｎｇｆｕｚｈａｎ ５０６９１ ５３４８７ ８３２６ ７９７２ １４１０ １７６６ １１６０ ９６２ １７６ １６３
美香占Ｍｅｉｘｉａｎｇｚｈａｎ ５４９１０ ６１１８３ ８４５４ ７８１２ １５６７ １５９０ ９０４ ９２８ １８０ １７４
黄丝占Ｈｕａｎｇｓｉｚｈａｎ ６２２０１ ５３３３２ ８６６５ ７９９８ １５５１ １８２７ ９９７ ９３８ ２０５ １５３
华新占Ｈｕａｘｉｎｚｈａｎ ６３９０２ ５２０６９ ８４６２ ８２６６ １７１６ １８６１ ８４３ ９６５ ２０１ １６２
矮华占Ａｉｈｕａｚｈａｎ ５９５１３ ５３７２６ ８３７２ ７８３３ １５３３ １８０４ ９２３ ９３８ １９１ １６７
黄美占Ｈｕａｎｇｍｅｉｏｚｈａｎ ５７６５８ ６１０００ ７７３２ ７８３６ １４５３ １７３６ ８１３ ９１３ １８３ １６７
黄华占Ｈｕａｎｇｈｕａｚｈａｎ ５２８０４ ５６９９１ ８１０６ ８１６１ １４４７ １５７０ ８４７ ９８３ １８１ １７７
糯ＨＮｕｏＨ ５２７９１ ５７５８２ ８１６５ ７８７３ １３３７ １７４９ １１７１ ９１２ １８７ １６０
广州糯Ｇｕａｎｇｚｈｏｕｎｕｏ ６１１０１ ５６８５２ ８２７６ ７９７３ １４８５ １６８３ ９２１ ８７３ １９３ １６４
耘糯Ｙｕｎｎｕｏ ５５５１０ ５７７５７ ７９０４ ８１１２ １５１９ １６９３ ８４３ ８７４ ２０３ １７７
糯ＧＷＮｕｏＧＷ ５３７６３ ４６０７８ ７８５１ ８０７７ １４４３ １７５８ ８７３ １０１２ １９１ １６５
杂优糯Ｚａｙｏｕｎｕｏ ６０６３２ ５３３９９ ７９４１ ７９４５ １６３２ １６７７ ８７４ ８７２ １９５ １８９
糯ＣＹＮｕｏＣＹ ６０２６９ ５５６３５ ８２２７ ８１７４ １５２２ １７３８ ８６２ ９２３ １９２ １７４
Ｆｖａｌｕｅ ８９４１ ８３４９ １０１ ０９９ １００ １００ １１１ １００ １００ １００
Ｐｖａｌｕｅ ＜００００１ ＜０００１ ０４７０ ０４８８ ０４８０ ０４７７ ０４８５ ０４８３ ０４８１ ０４８２
　　注（Ｎｏｔｅ）：Ｒ—Ｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅ；ＮＲ—Ｎｏｎｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅ．
４２７
３期　　　 邢轶兰，等：复合污染土壤中水稻根际元素特性及效应研究
２２　根际土与非根际土中金属含量与水稻生长和
金属积累的回归分析
通过作水稻生长指标或各器官某一金属含量与
土壤中多种金属含量的逐步回归分析，可以得出各
元素对水稻生长的影响及对某器官中某单一金属元
素的影响状况［１７］。表５为根际土和非根际土有效
态金属与水稻生长及各部位金属含量的回归分析方
程［Ｙ＝Ｉｎｔｅｒｃｅｐｔ＋ａ（Ｆｅ）＋ｂ（Ｃｕ）＋ｃ（Ｐｂ）＋ｄ（Ｚｎ）
＋ｅ（Ａｓ）］。由表５可知，对于株高、根干重、茎叶
干重和整株干重，根际土壤有效态Ｆｅ均起着抑制作
用，有效态Ｃｕ则起到了促进作用，有效态 Ｚｎ对整
株干重起到了促进作用；有效态 Ｆｅ对根部 Ｆｅ的积
累起到了促进作用，而有效态 Ａｓ则起到了抑制作
用。非根际土壤有效态Ｆｅ和Ｚｎ对水稻根长影响显
著，二者对水稻根长的生长均起到了促进作用；非根
际土有效态Ｃｕ和Ｚｎ对水稻根部 Ｆｅ的积累影响显
著，其中 Ｃｕ对水稻根部 Ｆｅ的积累起到了促进作
用，而有效态Ｚｎ则起到了抑制作用。
表５　根际、非根际土壤中有效态金属含量与水稻生长指标及各部位金属含量的逐步回归分析
［Ｙ＝Ｉｎｔｅｒｃｅｐｔ＋ａ（Ｆｅ）＋ｂ（Ｃｕ）＋ｃ（Ｐｂ）＋ｄ（Ｚｎ）＋ｅ（Ａｓ）］
Ｔａｂｌｅ５　Ｔｈｅｓｔｅｐｗｉｓｅｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎｅｑｕａｔｉｏｎｓｏｆａｖａｉｌａｂｌｅｍｅｔａｌｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅ
ａｎｄｎｏｎｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅａｎｄｒｉｃｅｇｒｏｗｔｈａｎｄｍｅｔａｌｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｉｎｄｉｆｅｒｅｎｔｐａｒｔｓｏｆｒｉｃｅ
Ｙ 截距 Ｉｎｔｅｒｃｅｐｔ ａ ｂ ｃ ｄ ｅ Ｐ
根际土 Ｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅｓｏｉｌ
株高 Ｓｈｏｏｔｈｅｉｇｈｔ －１３７９５８ －００３６０ ０６６６３７ ００００２
根干重 Ｒｏｏｔｄｒｙｗｅｉｇｈｔ －００２５６８ －０００００４ ０００００７ ０００３
茎叶干重 Ｓｔｅｍａｎｄｌｅａｖｅｓｄｒｙｗｅｉｇｈｔ －０００４０ －００００００９ ００００９ ０００４
整株干重 Ｄｒｙｗｅｉｇｈｔｐｅｒｐｌａｎｔ ０００８９ －００００２ ０００４６ ０００３８
根部铁浓度Ｆｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｆｒｏｏｔ １１４２ ４３２７８４ －７３５４６ ００００１
非根际土 Ｎｏｎｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅｓｏｉｌ
根长 Ｒｏｏｔｌｅｎｇｔｈ －９４８２ ０００９４ ０７８３３４ ００２０
根部铁浓度Ｆｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｆｒｏｏｔ －１０３６２８ ５６４９２１５２ －２４７８０ ００１９
３　讨论
３１　金属在水稻体内的迁移转运
本研究结果显示，Ａｓ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｚｎ在植物
茎叶及根部含量的高低并不完全一致，即根部对某
种元素吸收积累较多，茎叶对其的积累量并不一定
高。这说明不同金属在植物体内的迁移能力有所不
同。众多研究表明，根部起着吸收金属元素的重要
作用，由于根中的细胞壁上存在有大量的交换位点，
可以将金属离子固定于此。因此大多数的重金属进
入水稻体内后，大部分被积累固定于根部，很少向地
上部迁移［１８］。因此本研究中除 Ｚｎ外，其余金属多
半被固定于根部，只有少部分在地上部积累。Ｆｅ元
素地上部分的积累量所占植物积累总量百分比很少
（６％）。由于Ｆｅ元素在土壤中本底值很高，其根系
对Ｆｅ的吸收积累能力很强，尽管 Ｆｅ元素在水稻茎
叶的积累量所占植株积累Ｆｅ总量的比例较小，但并
不影响Ｆｅ在茎叶中的积累总量。因此，Ｆｅ元素在
根系和茎叶的含量均远远大于其它金属元素。
富集系数是指作物某一部位的元素含量与土壤
中相应元素含量之比，反映了植物对重金属富集程
度的高低或富集能力的强弱，说明重金属在植物体
内的富集情况，在一定程度上反映了土壤 －植物系
统元素迁移的难易程度［１７］。Ｆｅ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ａｓ在
根部的富集系数均大于其在茎叶的富集系数，表明
这些金属元素由土壤迁移至根系比由根系迁移至地
上部分更容易。此结果与许多学者的研究结果具有
一致性［１９－２０］。如陈慧茹等［１９］通过研究发现，在水
稻地上部 Ｃｄ、Ｃｒ、Ｐｂ富集系数都小于地下部富集
系数。林华等［２０］研究了复合污染Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉ和Ｃｄ
在水稻植株中的富集特征，结果表明重金属在水稻
植株各部位中吸收富集系数的大小依次为：Ｃｄ＞Ｃｕ
＞Ｎｉ＞Ｃｒ，根部重金属吸收富集系数是地上各部位
的吸收富集系数的２ １００倍，因此重金属大部分
停留在根部，少量向地上部分迁移。本文中五种金
属在茎叶和根部的富集系数由高到低排序分别为
Ｚｎ＞Ｃｕ＞Ａｓ≈Ｐｂ≈Ｆｅ，Ｆｅ＞Ｚｎ＞Ａｓ＞Ｃｕ＞Ｐｂ。
说明Ｚｎ由土壤向根系及由根部向地上部的迁移能
５２７
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２２卷
力在五种金属中都是最强的，Ｆｅ由土壤向根系的转
运能力最强。Ａｓ、Ｆｅ和 Ｐｂ在茎叶的富集能力相
当，但Ｐｂ在根系的富集系数是五种金属中最小的，
说明Ｐｂ由土壤向根系的迁移能力是五种金属中最
弱的，这主要是由于土壤中Ｐｂ主要以化学吸附态为
主，Ｐｂ与土壤中的ＣＯ２－３、ＳＯ
２－
４ 离子形成溶解度较小
的ＰｂＣＯ３、Ｐｂ（ＳＯ４）２和ＰｂＳＯ４，因此Ｐｂ在土壤中较
难移动［２１－２２］。Ｐｂ从根系向地上部迁移能力也较
弱，Ｐｂ被水稻根系吸收后大部分被固定下来，只有
少部分被转运至地上部分，这也与Ｐｂ是惰性元素不
容易迁移有关［１９］。本研究中Ｐｂ在根部的积累量为
植株积累总量的 ７０％左右，最高的两优培九为
８３４５％。王新等［２２］通过对 Ｃｄ、Ｐｂ复合污染的土
壤－水稻系统生态效应的研究发现，Ｐｂ被水稻吸收
后，约８１％ ８５％积累于根部，与本文结果相似。
３２　水稻根际与非根际金属元素对水稻生长的影
响及其交互作用
本研究水稻根际土中的有效态金属对水稻的生
长及金属在水稻体内积累量的影响作用强于非根际
土中的有效态金属（表５），由此可见，水稻根际和非
根际的不同金属形态的差异较大对水稻生物量和金
属在水稻体内分布的影响也较大，说明水稻根际活
动已经影响水稻对金属的吸收和分布，进而影响到
水稻生长发育。表 ５显示根际土中的有效态 Ｃｕ、
Ｚｎ和Ａｓ含量均高于非根际土，其中 Ｃｕ和 Ａｓ根际
土与非根际土含量差异显著（Ｐ＜００１），这些结果
可能与金属本身的活性有关，Ｃｕ和 Ｚｎ是植物生长
必需元素，本身活性较强，另外由于根际效应使得
Ｃｕ和Ｚｎ在根际土中有效态含量较非根际土中高；
Ａｓ与磷（Ｐ）是同族元素，具有与 Ｐ相似的化学性
质［２３］，较易被活化成为有效态，这可能是导致其在
根际土中含量显著高于非根际土的主要原因。根际
土中有效态 Ｆｅ（Ｐ＞００５）和 Ｐｂ（Ｐ＜００１）含量低
于非根际土，这可能是由于 Ｆｅ的土壤本底值较高，
足以对植物造成较深的毒害作用，Ｐｂ本身即是植物
毒性元素，植物可能会对这两种元素产生避害作用，
减弱对根际土中Ｆｅ和 Ｐｂ的活化作用，从而使得根
际土有效态Ｆｅ和Ｐｂ含量低于非根际土。
逐步回归分析结果表明，根际土中有效态Ｆｅ和
Ｃｕ对株高、根干重和茎叶干重的作用效果显著，有
效态Ｃｕ的作用要强于有效态 Ｆｅ。有效态 Ｆｅ、Ｃｕ
和Ｚｎ对整株干重积累的作用显著，作用强弱顺序
为：Ｃｕ＞Ｚｎ＞Ｆｅ。由此可见，对于水稻生长影响
作用显著的３种有效态金属Ｆｅ、Ｃｕ和Ｚｎ均为植物
生长所必需的元素。根际土有效态Ｆｅ和Ａｓ对根系
Ｆｅ的积累作用效果显著，有效态 Ａｓ显著抑制了根
系Ｆｅ的积累，有效态Ｆｅ则显著促进了根系Ｆｅ的积
累，且有效态 Ａｓ的作用强于有效态 Ｆｅ。非根际土
中对植物的生长（根长）及金属的积累（根部 Ｆｅ含
量）作用效果显著的仍为Ｆｅ、Ｃｕ和 Ｚｎ，这与根际具
有相似性，表明在大宝山复合污染土壤中，Ｆｅ、Ｃｕ、
Ｚｎ和Ａｓ对水稻的生长和金属在其体内的积累作用
效果显著，值得引起重视。
本研究中，由于供试土壤中 Ｆｅ含量较高，水稻
对Ｆｅ的吸收积累能力又很强，根际土中的有效态
Ｆｅ对水稻的生长起到了很强的抑制作用，有效态
Ｃｕ和Ｚｎ对水稻的生长反而起到了促进作用，这可
能与其在土壤中含量不高有关。如王永强等［２４］研
究Ｐｂ、Ｃｄ复合污染对水稻生长及产量的影响发现，
Ｐｂ、Ｃｄ低浓度胁迫能够促进水稻生长，高浓度胁迫
抑制水稻的株高。李惠英等［３］的研究也表明，土壤
中Ｃｄ、Ｐｂ、Ｃｕ、Ｚｎ在低浓度时都对小麦、水稻等作
物的生长有促进作用，但超过一定浓度就会抑制作
物生长，降低产量。谢正苗和黄昌勇［１６］在研究 Ｐｂ、
Ｚｎ、Ａｓ复合污染对水稻生长的影响时发现，当土壤
中水溶态 Ｐｂ大于４０ｍｇ／ｋｇ的情况下，Ｚｎ和 Ａｓ的
存在明显抑制水稻生长。然而水稻体内过量的 Ｐｂ、
Ｚｎ、Ａｓ可与蛋白质中 －ＳＨ等功能团结合，使其变
性失活，从而阻碍水稻的光合作用等新陈代谢活动，
使水稻的干物质重量减少［２５］。本研究中土壤Ｚｎ本
底值为１１５ｍｇ／ｋｇ，对水稻的生长也起到了一定的
促进作用，这与周启星和高拯民［２６］研究认为的土壤
中Ｚｎ浓度在２００ｍｇ／ｋｇ以下时，随着 Ｚｎ含量的增
加水稻的生物量呈增加趋势具有一致性。
本研究结果表明，水稻根际土中有效态Ｆｅ可以
促进根系对Ｆｅ的积累，而Ａｓ则抑制根系对Ｆｅ的积
累。因此，本研究条件下，根际土中有效态 Ｆｅ与有
效态Ａｓ表现为拮抗作用。有关复合污染对植物产
生的影响具有不同的研究结论。如李锋民等［２７］通
过研究Ｃｕ、Ｆｅ、Ｐｂ对铜草幼苗生长的影响发现，较
低浓度（５μｍｏｌ／Ｌ）的 Ｃｕ、Ｆｅ、Ｐｂ之间基本表现为
拮抗作用，使得铜草的耐性指数有所升高。文晓慧
等［２８］的研究表明，Ｃｄ和Ｚｎ复合胁迫对水稻植株金
属含量的影响具有一定的交互作用，但品种间存在
差异。陈京都等［２９］认为 Ｃｄ和 Ｐｂ同时存在时，Ｐｂ
可以夺取 Ｃｄ在土壤中的吸附点［３０－３１］，提高土壤中
Ｃｄ的有效性，使其更易被水稻所吸收，因此 Ｐｂ对
Ｃｄ的吸收和积累具有促进作用。因此，金属复合污
６２７
３期　　　 邢轶兰，等：复合污染土壤中水稻根际元素特性及效应研究
染土壤，尤其是２种及以上金属污染条件下，各金属
之间的交互作用较为复杂，这与水稻品种，复合污染
金属的污染特性、程度以及土壤的理化性质、土壤
微生物等因素都有密切关系，其交互作用机理仍待
进一步深入研究。
４　结论
１）Ｆｅ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ａｓ在根部的富集系数均大
于其在茎叶的富集系数，表明金属元素由土壤迁移
至根系比由根系迁移至地上部分更为容易。
２）与非根际土有效态金属相比，根际土壤的有
效态金属对水稻生长及其在植株体含量的影响更
大，对水稻生长影响作用显著的三种有效态金属
Ｆｅ、Ｃｕ和Ｚｎ均为植物生长所必需的元素。
３）供试土壤的有效态Ｆｅ、Ｃｕ和Ｚｎ浓度对水稻
幼苗整株干重积累的作用显著，作用强弱顺序为Ｃｕ
＞Ｚｎ＞Ｆｅ，供试土壤中有效态Ｃｕ对水稻的生长所
起的作用最强。根际土有效态 Ｆｅ和 Ａｓ对根系 Ｆｅ
的积累影响明显，有效态 Ａｓ显著抑制了根系 Ｆｅ的
积累，有效态Ｆｅ则显著促进了其在根系的积累，且
有效态Ａｓ的作用强于有效态Ｆｅ。
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